中南大學(xué)湘雅醫(yī)院15日表示，該院骨科胡懿郃教授團隊近日為一位股骨頭壞死患者，實施了由中國自主研發(fā)的3D打印個性化定制仿生骨小梁多孔鉭金屬支架植入手術(shù)，打破了國外的技術(shù)壟斷。

股骨頭壞死患者的治療手段目前*常用的是鈦金屬。此次胡懿郃教授團隊自主研發(fā)了3D打印仿生骨小梁多孔鉭金屬支架，這一產(chǎn)品是國家重點研發(fā)計劃“3D打印個性化植入器械臨床應(yīng)用研究與推廣”的成果。

據(jù)胡懿郃介紹，相比于鈦金屬來說，鉭金屬生物相容性更佳，人體不易發(fā)生排異反應(yīng)，且鉭金屬的彈性模量更接近骨組織，更適合仿生人體的骨小梁結(jié)構(gòu)，骨組織長入速度大大高于鈦金屬，可以促進(jìn)骨細(xì)胞快速長到鉭金屬棒的孔隙中。

然而，目前全球少數(shù)幾家制作此種材料的公司，制造的是“均碼”的圓柱體鉭金屬棒，其規(guī)則的“蜂巢狀”孔隙結(jié)構(gòu)并未十分切合人體骨小梁結(jié)構(gòu)。為此，胡懿郃團隊聯(lián)合中南大學(xué)粉末冶金國家重點實驗室周科朝教授團隊，共同研發(fā)了國產(chǎn)化鉭金屬粉末材料，并通過一年多反復(fù)設(shè)計和3D打印，為患者個性化定制一根“鉭棒”。

“我們通過與算法工程師緊密合作，根據(jù)患者骨小梁不規(guī)則的結(jié)構(gòu)來設(shè)計，比起進(jìn)口的鉭金屬棒規(guī)則的‘蜂巢’型結(jié)構(gòu)，其彈性模量和表面摩擦系數(shù)與人體松質(zhì)骨更為接近，可以更好地‘偽裝’成骨小梁，誘導(dǎo)骨長入。”胡懿郃說，這一設(shè)計通過傳統(tǒng)的機械加工或者化學(xué)氣相沉積無法實現(xiàn)，只有3D打印才可以做到。

3D打印好仿生骨小梁結(jié)構(gòu)的鉭金屬棒后，如何加快骨組織的長入速度呢？胡懿郃教授團隊創(chuàng)新采用“仿生”的方法。利用鉭金屬“親生物”的特性，團隊在鉭金屬棒中播下“種子”，骨組織可以同時在內(nèi)部和外部的假體表面生長，*終實現(xiàn)多孔鉭金屬棒和人體的完全融合。

“我們在鉭金屬棒的尾部設(shè)計了螺旋形自鎖定裝置，類似于‘膨脹螺絲’，患者術(shù)后活動就不用擔(dān)心鉭金屬棒退出來；后期我們還將設(shè)計壓配打擊植入的鎖定機制。”湘雅醫(yī)院骨科醫(yī)師、生物醫(yī)用材料博士后雷鵬飛說，此次手術(shù)還采用了3D打印模具定位技術(shù)，制造了一個“雙導(dǎo)向”手術(shù)導(dǎo)板，避免術(shù)中調(diào)整假體位置，大幅縮短了手術(shù)時間。